완전 절연 SF₆ 스위치기어: 장점, 구성 요소 및 확장 솔루션

1. 완전 절연형 SF₆ 스위치기어의 특성
1.1 개요

완전 절연형 SF₆ 스위치기어는 부하 스위치, 부하 스위치-퓨즈 조합, 단락기-회로 차단기 등의 기능 단위가 저압 SF₆ 가스로 채워진 스테인리스 강재 가스 박스 내에 밀봉되어 있습니다. 이 가스는 아크 소멸 및 절연 매체 역할을 합니다. 스위치기어는 전기식 또는 수동 스프링 작동 메커니즘을 사용합니다. 각 캐비닛은 독립적인 가스 박스로, 버스바 커넥터를 통해 어느 방향으로든 확장이 가능합니다. 중간 전압 배전 시스템에 적합하며, 변전소 및 스위칭 센터에서 다양한 전력 배전 작업을 수행하는 데 널리 사용됩니다.

1.2 완전 절연형 SF₆ 스위치기어의 특수 구성 요소

주요 구성 요소는 다음과 같습니다:

• 밀봉된 가스 박스: 밀봉된 가스 박스 내에는 스위치기어와 버스바가 있으며, 정격 압력 0.03 MPa의 SF₆ 가스로 채워져 있습니다. 고급 레이저 용접 및 동시 진공 헬륨 누설 감지 기술을 통해 우수한 밀봉성을 보장합니다. 운영 중 재가스 충전이나 교체가 필요하지 않아 유지보수가 필요 없습니다. 확장성에 따라 가스 박스는 공유형 또는 독립형일 수 있으며, 독립형 박스만 확장을 지원합니다.

• 압력 해제 장치: 가스 박스 하단에 위치한 압력 해제 채널은 폭발 방지 막으로 구성되어 있습니다. 내부 아크 고장 시 급속한 가스 팽창으로 인해 막이 열리고 압력이 해제되며, SF₆ 가스가 참호로 유도되어 운전자와 다른 장비의 안전을 보장합니다.

• 캐비닛 프레임: 프레임(가스 박스 제외)은 모든 구성 요소의 장착 기반이며 가스 박스를 지지합니다. 일반적으로 세 가지 주요 구역으로 구성됩니다: 작동 메커니즘 실, 케이블 실, 압력 해제 채널.

1.3 완전 절연형 SF₆ 스위치기어의 주요 장점

• 완전 밀봉 및 절연: 모든 고전압 활성 부분이 가스 박스 내에 밀봉되어 있어 환경 영향을 최소화합니다. 습기나 오염이 많은 환경에 이상적이며, 특히 주강 삼각주 지역과 같은 곳에 적합합니다.

• 콤팩트 설계: 3개 위치 부하 스위치를 활용하여 구성 요소 수를 줄입니다. 도전부는 SF₆ 절연을 사용하여 공기 절연형 SF₆ 반절연 캐비닛보다 더 컴팩트한 구조를 제공합니다.

• 고도 무관: 내부 구성 요소는 가압 상태의 용기에 수용되어 고도에 관계없이 일정한 성능을 보장합니다.

• 확장성: 각 캐비닛은 독립적인 가스 박스이며 예약된 확장 인터페이스를 갖추고 있어 버스바 커넥터를 사용하여 확장이 가능합니다. 이러한 커넥터는 인접한 캐비닛의 내부 콘 부싱에 수평으로 설치된 세 개의 실리콘 고무 어댑터로 구성되며, 버스바를 연결하면서 밀봉성은 손상되지 않습니다.

2. 완전 절연형 SF₆ 스위치기어의 확장 솔루션 분석

최근 몇 년 동안 서로 다른 제조사 간 표준화된 인터페이스 사양이 부족하여 기존 완전 절연형 SF₆ 링 메인 유닛(RMUs)에 새로운 캐비닛을 추가하는 것이 도전이 되었습니다. 아래는 특정 프로젝트를 기반으로 한 분석입니다:

사례 연구 X: 주거 지역의 변전소에는 HD 스위치기어 회사의 확장 가능한 완전 절연형 SF₆ RMUs 세 대가 있으며, 하나는 입선 유닛이고 두 개는 출선 유닛입니다. 프로젝트는 새로운 출선 유닛을 추가하고 ZRC-YJV22-3×120 케이블을 새롭게 설치된 야외 스위치기어로 연장하여 새로운 사용자를 서비스하도록 요구합니다. 여러 가지 솔루션이 고려되었습니다:

• 전체 교체: 기존 세 대의 RMUs를 모두 교체하면 연결된 케이블이 손상될 위험이 있으며, 신중하게 제거 및 재설치하지 않으면 상당한 추가 비용이 발생합니다. 현재 유닛들은 2년 미만 운영되고 있으므로 이 옵션은 낭비적입니다.

• 새로운 캐비닛 추가: 스위치기어는 전력국에서 공급되므로, 비-HD 제품을 조달하면 버스바 인터페이스 표준이 다름으로 인해 호환성 문제가 발생할 수 있습니다. 전문 입찰 과정을 통해 조달하면 프로젝트 일정이 지연될 수 있습니다.

• 반절연형 SF₆ 캐비닛 사용: 완전 절연형과 반절연형 유닛 사이의 간극을 메우기 위해 반절연형 캐비닛과 버스바 라이저 캐비닛을 도입하는 것은 표준화된 연결 구성 요소가 없어 원래 제조사와의 긴밀한 협력이 필요합니다.

• 추가 반절연형 유닛 설치: 기존 입선 유닛 옆에 반절연형 출선 유닛과 버스바 라이저 캐비닛을 추가하여 케이블을 라이저 캐비닛을 통해 재배치함으로써 기존 설치를 방해하지 않고 용량을 확장할 수 있습니다. 이 솔루션은 실용성과 효과성으로 선택되었습니다.

네 번째 방법이 채택되어 확장 요구사항을 해결하였으며, 프로젝트는 이제 완료되어 원활하게 운영되고 있습니다.

3. 결론

결론적으로, 완전 절연형 SF₆ 스위치기어는 명확한 기술적 장점을 제공하지만, 서로 다른 제조사 제품 간 통합을 복잡하게 만드는 표준화된 인터페이스 규격의 부족으로 인해 도전과제를 겪고 있습니다. 네 번째 방법이 즉시 문제를 해결했지만, 향후 프로젝트에서는 원래 제조사의 제품을 우선적으로 사용하고, 특히 공유 박스 구조는 일반적으로 확장이 불가능하므로 확장성을 확인해야 합니다. 이를 통해 더 나은 호환성과 시스템 업그레이드의 타당성을 보장할 수 있습니다.